典型裂縫斷裂坍塌事故分析.docx

1、典型裂縫斷裂坍塌事故分析一、墻體裂縫分析在混合構(gòu)造中墻體裂縫是常見的質(zhì)量問題，引起裂縫的 原因有地基不均勻沉降、溫度應(yīng)力、地震力、膨脹力、凍脹 力、荷載和施工質(zhì)量等?，F(xiàn)就地基不均勻沉降和溫度應(yīng)力引 起墻體裂縫特征分析如下：(-)地基不均勻沉降引起墻體裂縫分析房屋的全部荷載最終通過根底傳給地基，而地基在荷載 作用下，其應(yīng)力是隨深度而擴(kuò)散，深度大，擴(kuò)散愈大，應(yīng)力 愈??；在同一深處，也總是中間最大，向兩端逐漸減小。也 正是由于土壤這種應(yīng)力的擴(kuò)散作用，即使地基地層非常均勻, 房屋地基應(yīng)力分布仍然是不均勻的，從而使房屋地基產(chǎn)生不 均勻沉降，即房屋中部沉降多，兩端沉降少，形成微向下凹 的盆狀曲面的沉降分布

2、。在地質(zhì)較好、較均勻，且房屋的長(zhǎng) 高比不大的情況下，房屋地基不均勻沉降的差值是比擬小的, 一般對(duì)房屋的平安使用不會(huì)產(chǎn)生多大的影響。但當(dāng)房屋修建 在淤泥土質(zhì)或軟塑狀態(tài)的粘性土上時(shí)，由于土的強(qiáng)度低、壓 縮性大，房屋的絕對(duì)沉降量和相對(duì)不均勻沉降量都可能比擬 大。如果房屋設(shè)計(jì)的長(zhǎng)高比擬大，整體剛度差，而對(duì)地基又 末開展加固處理，那么墻體就可能出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫。裂縫對(duì) 稱的發(fā)生在縱墻的兩端，向沉降較大的方向傾斜，沿著門窗 洞口約成45.呈正八字形，且房屋的上部裂縫小，下部裂縫 大。這種裂縫，必然是地基附加應(yīng)力作用使地基產(chǎn)生不均勻 沉降而形成的。當(dāng)房屋地基土層分布不均勻，土質(zhì)差異較大時(shí)，那么往往 在不同土層

3、的交接處或同一土層厚薄不一處出現(xiàn)較明顯的 不均勻沉降，造成墻體開裂，其裂縫上大下小，向土質(zhì)較軟 或土層較厚的方向傾斜。在房屋高差較大或荷載差異較大的情況下，當(dāng)未留設(shè)沉 降縫時(shí)，也容易在高低和較重的交接部位產(chǎn)生較大的不均勻 沉降裂縫。此時(shí)，裂縫位于層數(shù)低的荷載輕的局部，并向上 朝著層數(shù)高的荷載重的局部?jī)A斜。當(dāng)房屋兩端土質(zhì)壓縮性大，中部小時(shí)，沉降分布曲線將 成凸形，此時(shí)，往往除了在縱墻兩端出現(xiàn)向外傾斜裂縫外， 也常在縱墻頂部出現(xiàn)豎向裂縫。在多層房屋中，當(dāng)?shù)讓哟芭_(tái)過寬時(shí)，也往往容易因荷載 由窗間墻集中傳遞，使地基不均勻沉降，致使窗臺(tái)在地基反 力作用下產(chǎn)生反向彎曲，引起窗臺(tái)中部的豎向裂縫。此外，新建房

4、屋的根底假設(shè)位于原有房屋根底下，那么要求 新、舊根底底面的高差H與凈距L的比值應(yīng)小于0. 51.否那么， 由于新建房屋的荷載作用使地基沉降而引起原有房屋、墻體 裂縫。同理，在施工相鄰的高層和低層房屋時(shí)，亦應(yīng)本著先 高、重，后低、輕的原那么組織施工；否那么，假設(shè)先施工了低層 房屋后再施工高層房屋，那么也會(huì)造成低層房屋墻體的開裂。從以上分析可知，裂縫的分布與墻體的長(zhǎng)高比有密切關(guān) 系，長(zhǎng)高比大的房屋因剛度差，抵抗變形能力差，故容易出 現(xiàn)裂縫；因縱墻的長(zhǎng)高比大于橫墻的長(zhǎng)高比，所以大局部裂 縫發(fā)生在縱墻上。裂縫的分布與地基沉降分布曲線密切有關(guān), 當(dāng)沉降分布曲線為凹形時(shí)，裂縫較多的發(fā)生在房屋下部，裂 縫寬

5、度下大上??；當(dāng)沉降分布曲線為凸形，裂縫較多的發(fā)生 在房屋的上部，裂縫寬度上大下小。裂縫分布與墻體的受力 特點(diǎn)密切有關(guān)，在門窗洞口處，平面轉(zhuǎn)折處、層高變化處， 由于應(yīng)力集中，往往也就容易出現(xiàn)裂縫；又因墻體是受剪切 破壞，其主拉應(yīng)力為45,所以裂縫也成45傾斜。為了防止地基不均勻沉降引起墻體開裂，首先應(yīng)處理好 軟土地基和不均勻地基，但在擬定地基加固和處理方案時(shí)， 又應(yīng)將地基處理和上部構(gòu)造處理結(jié)合起來考慮使其能共同 工作；不能單純從地基處理出發(fā)，否那么，不僅費(fèi)用大；而效 果亦差。在上部構(gòu)造處理上有：改變建筑物體型；簡(jiǎn)化建筑 物平面；合理設(shè)沉降縫；加強(qiáng)房屋整體剛度（如增加橫墻、 增設(shè)圈梁、采用筏式根底

6、、箱形根底等）；采用輕型構(gòu)造、 柔性構(gòu)造等。（-）溫度應(yīng)力引起墻體裂縫分析一般材料均有熱脹冷縮性質(zhì)，房屋構(gòu)造由于周圍溫度變 化引起熱脹冷縮變形，稱為溫度變形。如果構(gòu)造不受任何約 束，在溫度變化時(shí)能自由變形，那么構(gòu)造中就不會(huì)產(chǎn)生附加 應(yīng)力。如果構(gòu)造受到約束而不能自由變形時(shí)，那么將在構(gòu)造中 產(chǎn)生附加應(yīng)力或稱溫度應(yīng)力。由溫度應(yīng)力引起構(gòu)造的伸縮值。由于鋼筋混凝土的線膨脹系數(shù)WL08X10/C,而普通磚 砌體的線膨脹系數(shù)為0.5X10/C,在一樣溫差下，鋼筋混凝土 構(gòu)造的伸長(zhǎng)值要比豉砌體大一倍左右。所以，在混合構(gòu)造中， 當(dāng)溫度變化時(shí)，鋼筋混凝土屋蓋、樓蓋、圈梁等與磚墻伸縮 不一，必然彼此相牽制而產(chǎn)生溫度

7、應(yīng)力，使房屋構(gòu)造開裂破 壞。溫度應(yīng)力引起墻體裂縫一般有以下幾種情況：.八字形裂縫當(dāng)外界溫度上升時(shí)，外墻本身沿長(zhǎng)度方向?qū)⒂兴扉L(zhǎng), 但屋蓋局部（特別是直接暴露在大氣中的鋼筋混凝土屋蓋） 的伸長(zhǎng)值大得多。從屋蓋與墻體連接處切開來看，屋蓋伸長(zhǎng) 對(duì)墻體產(chǎn)生附加水平推力，使墻體受到屋蓋的推力而產(chǎn)生剪 應(yīng)力，剪應(yīng)力和拉應(yīng)力又引起主拉應(yīng)力，當(dāng)主拉應(yīng)力過大時(shí), 將在墻體上產(chǎn)生八字形裂縫。由于剪應(yīng)力的分布大體是中間 為零，兩端最大，因此八字形裂縫多發(fā)生在墻體兩端，一般 占二、三個(gè)開間，且發(fā)生在頂層墻面上。.水平裂縫和包角裂縫平屋頂房屋，有時(shí)在屋面板底部附近或頂層圈梁附近, 出現(xiàn)沿外墻頂部的縱向水平裂縫和包角裂縫

8、，這是由于屋面 伸長(zhǎng)或縮短引起的向外或向內(nèi)推拉力而產(chǎn)生的，包角裂縫實(shí) 際上是水平裂縫的一種形式，是外橫墻和縱墻的水平裂縫連 接起來形成的，在這種情況下，下面一般不會(huì)再出現(xiàn)八字形 裂縫。有時(shí)，外縱墻的水平裂縫也會(huì)出現(xiàn)在頂層的窗臺(tái)水平 處。3,女兒墻根部和豎向裂縫女兒墻根部由于受到屋面伸長(zhǎng)或縮短引起的向外或向 內(nèi)的推、拉力，使女兒墻根部的砌體外西域女兒墻外傾現(xiàn)象, 形成水平裂縫。有時(shí)，由于鋼筋混凝土屋面的收縮，也可能 使女兒墻處于偏心受壓狀態(tài)，從而造成女兒墻上部沿豎向開 裂。此外，在樓梯間兩側(cè)或有錯(cuò)層處的墻體將易產(chǎn)生局部的 豎向裂縫，這是由于樓面收縮產(chǎn)生較大的拉力所致。影響房屋伸縮出現(xiàn)裂縫的原因很

9、多而且復(fù)雜，以上所述 的僅是一些常見的情況。為了減少溫度應(yīng)力的影響，可采取 合理地設(shè)伸縮縫；避兔樓面錯(cuò)層和伸縮縫錯(cuò)位；加強(qiáng)屋面保 溫、隔熱；用油氈夾滑石粉或鐵皮將屋面板和墻體隔離，并 在女兒墻根部留一定空隙，使其能自由伸縮且有伸縮余地; 采用蓄水屋面域種植屋面；女兒墻設(shè)構(gòu)造柱；加強(qiáng)構(gòu)造的薄 弱環(huán)節(jié)，提高其抗拉強(qiáng)度等技術(shù)措施。二、懸挑構(gòu)造坍塌分析懸挑構(gòu)造坍塌實(shí)例較多，一是整體傾覆坍塌；二是沿懸 臂梁、板根部斷塌。其主要原因有：.穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩懸挑構(gòu)造是靠壓重或外加拉力來保持穩(wěn)定，要求抗傾覆 的平安因素不小于1.5,假設(shè)穩(wěn)定力矩小于傾覆力矩時(shí)，必然 失穩(wěn)，傾覆坍塌。如雨蓬、挑梁，當(dāng)梁上壓重（

10、砌磚的高度） 不能滿足穩(wěn)定要求時(shí)，就拆掉支撐、模板，即會(huì)產(chǎn)生坍塌事 故。.模板支撐方案不當(dāng)懸挑構(gòu)造根部受力最大，當(dāng)混凝土澆筑后，尚未到達(dá)足 夠強(qiáng)度時(shí)，模板支撐產(chǎn)生沉降，根部混凝土隨即開裂，拆模 后將從根部產(chǎn)生斷裂坍塌；假設(shè)懸挑構(gòu)造為變截面時(shí)，施工時(shí) 將模板做成等截面外形，而造成根部斷面減小，拆模后也會(huì) 造成斷塌事故。.鋼筋錯(cuò)位、變形懸挑構(gòu)造根部負(fù)彎矩最大，主筋應(yīng)配在梁板的上部。假設(shè) 施工時(shí)將鋼筋放在下部，或被踩踏向下變形過大，或錨固長(zhǎng) 度不夠等原因，拆模后，均會(huì)導(dǎo)致根部斷塌。.施工超載懸挑構(gòu)造的固端彎矩與作用荷載成正比，如施工荷載超 過設(shè)計(jì)荷載，當(dāng)模板下沉?xí)r就在根部出現(xiàn)裂縫；尤其是當(dāng)由 根部向

11、外澆筑混凝土?xí)r，隨著荷載增加；模板變形，也極容 易在根部產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致拆模后斷裂。.拆模過早不少懸挑構(gòu)造斷塌事故都是由于拆模過早，混凝土未到 達(dá)足夠強(qiáng)度所造成。所以，規(guī)范規(guī)定，跨度小于2m的懸臂 梁及板，混凝土拆模強(qiáng)度應(yīng)大于等于70%；跨度大于2nl的懸 臂梁及板，混凝土的拆模強(qiáng)度為100%.三、鋼筋混凝土柱吊裝斷裂事故分析（一）事故概況某工程工程C列柱為等截面柱，長(zhǎng)12m；斷面為 400mm*600mm；采用對(duì)稱配筋，每邊為4業(yè)16,構(gòu)造筋為2 業(yè)12；混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20,吊裝時(shí)已達(dá)100%強(qiáng)度；柱為 平臥預(yù)制，一點(diǎn)起吊；吊點(diǎn)距柱頂2m；剛吊離地面時(shí)，在柱 腳與吊點(diǎn)之間離柱腳4. 8m左

12、右產(chǎn)生裂縫，裂縫沿底面向兩 側(cè)面延伸貫穿，最大寬度達(dá)L 3mm,使柱產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。（二）事故原因分析此事故的主要原因是：柱平臥預(yù)制吊裝，吊點(diǎn)受力與使 用受力不一致；吊點(diǎn)選擇不合理，吊裝彎矩過大，其抗彎強(qiáng) 度和抗裂度不能滿足要求所造成?，F(xiàn)予以分析驗(yàn)算如下：.吊點(diǎn)選擇不符合吊裝彎矩MDm,最小的原那么柱子吊裝彎矩的大小與吊點(diǎn)位置密切有大而遭受破壞， 其吊點(diǎn)選擇的原那么：必須力求吊裝彎距最小。為此，對(duì)等截 面柱，當(dāng)一點(diǎn)起吊時(shí)，應(yīng)使|Mmx| 二 | 一 MD|,即跨中最大正彎 距語吊點(diǎn)處負(fù)彎距的絕對(duì)值相等。據(jù)此求得吊點(diǎn)位置距柱頂 為0.293L （L為柱長(zhǎng)）處。當(dāng)L為12米時(shí)，吊點(diǎn)距柱頂應(yīng) 為0.2

13、93X12=3. 5m.原吊點(diǎn)離柱頂為2m,故不符合吊裝彎矩 最小的原那么，吊裝時(shí)必然使跨中最大彎矩的絕對(duì)值大于吊點(diǎn) 處負(fù)彎矩的絕對(duì)值，所以裂縫發(fā)生在跨中最大正彎矩的截面 處。.柱子吊裝中抗彎強(qiáng)度不夠現(xiàn)就按吊裝彎矩最小開展驗(yàn)算，柱子平臥預(yù)制一點(diǎn)起吊, 其抗彎強(qiáng)度也不能滿足要求。驗(yàn)算結(jié)果如下：（1）計(jì)算荷載g取鋼筋混凝土重力密度為25000N/m 那么自重為 0. 4X0. 6X25000=6000N/m；動(dòng)載系數(shù)為 1.3L 5,取 L 5,那么 計(jì)算荷載 q=l. 5X6000=9000N/m.（2）計(jì)算簡(jiǎn)圖按吊裝彎短最小的原那么，吊點(diǎn)離柱頂為3. 5m,吊裝時(shí)柱 腳不離地，柱子剛吊離地面近

14、似于一根懸臂的簡(jiǎn)支梁。.柱子吊裝中抗裂度不夠按施工驗(yàn)收規(guī)范規(guī)定，鋼筋混凝土構(gòu)件在吊裝中受拉區(qū) 裂縫寬度不大于0. 20. 3mm,而裂縫寬度與鋼筋的受拉應(yīng)力 有關(guān)，鋼筋受拉應(yīng)力愈大，那么裂縫寬度愈大。所以，在柱子 吊裝中常用鋼筋的拉應(yīng)力來控制裂縫的寬度。只要鋼筋拉應(yīng) 力滿足下式要求，說明裂縫寬度在允許范圍內(nèi)，能滿足抗裂 度要求。說明抗裂度不能滿足要求。（三）經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)從上述事故中，應(yīng)吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)如下：（1）由于柱子吊裝受力與使用受力不一，故必須開展 吊裝驗(yàn)算。（2）當(dāng)?shù)跹b受力與使用受力不一時(shí)，吊點(diǎn)選擇應(yīng)符合 吊裝彎矩最小的原那么，以免吊裝彎矩過大而過受破壞。如在 本例中，按吊裝彎矩最小的原那么，確定吊點(diǎn)距柱頂為3.5m 時(shí)，其跨中的正彎矩與吊點(diǎn)處的負(fù)彎矩的絕對(duì)值相等，均為 55. 125X10.而按原吊點(diǎn)距柱頂為2m時(shí)，其跨中最大彎矩為 103.68X10. N. mm,最大彎矩截面距柱腳為4. 8m處。由此可 見，原吊點(diǎn)跨中正彎矩要比按吊裝彎矩最小的原那么確定吊點(diǎn) 跨中正彎矩大1. 88倍。該柱在離柱腳4. 8m處出現(xiàn)較大裂縫， 產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，也證明了該截面處的吊裝彎矩最大。（3）當(dāng)?shù)跹b受力與使用受力一致時(shí)，吊點(diǎn)的選擇應(yīng)盡 可能符合使用受力的要求，如簡(jiǎn)支梁的兩吊點(diǎn)應(yīng)靠近梁的兩 端；懸臂梁的兩吊點(diǎn)應(yīng)在梁的兩支座處。（4）假設(shè)經(jīng)